6.3 种群基因组成的变化与物种的形成（第1课时）2021-2022学年高一生物课件（人教版2019必修2）

1、第六章生物的进化第3节 种群基因组成的变化与物种的形成（第1课时）教学目标目标010203运用归纳与概括、批判性思维阐释生物进化的原因。（科学探究）引导人们关注不正确使用抗生素带来的危害，关注人体健康。（社会责任）认同种群是生物进化的基本单位。（生命观念）情景视频一：超级细菌的溯源五情景视频二：你听说过遗传漂变吗？情景视频三：先有鸡还是先有蛋甲同学说：当然是先有鸡蛋了，因为只有生殖细胞产生的基因突变才能遗传给后代，体细胞即使发生了基因突变，也不能影响后代的性状。乙同学说：不对，人们在养鸡过程中，是根据鸡的性状来选择的，只让符合人类需求的鸡繁殖后代，因此是先有鸡后有蛋。合作探究一：你同意哪位同学

2、的观点？你的答案和理由是什么？这两种观点都有一定的道理，但都不全面。因为它们忽视了鸡和蛋在基因组成上的一致性，也忽视了生物的进化单位这一重要观点。表型aaA_ 一种群合作探究二：自然选择的直接作用对象是基因型还是表型？生物进化的基本单位是个体还是种群？自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。但是，在自然界，没有哪个个体是长生不死的，个体的表型会随着个体的死亡而消失，决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。 研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究群体基因组成的变化。生活在一定区域的同种生物的全部个体的集合叫做种群。一片沼泽地中的全部麋鹿一片草地上的所有蒲

3、公英一个朱鹮种群种群是生物进化和繁殖的基本单位一种群（2）实例：（1）概念：同一区域（区域可大可小，大到地球，小的可以是一个池塘）同一物种的生物全部个体判断下列是否属于种群：（1）一个池塘中的全部鱼 （2）一个池塘中的全部鲤鱼（3）两个池塘内的全部青蛙（4）一片草地上的全部植物（5）一片草地上的成年梅花鹿否是否否否一种群（3）种群的三个要素一种群合作探究三：种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。 如同前一年的蝗虫种群相比，新形成的蝗虫种群在基因组成上会有什么变化吗？VSA.定义：一个种群中全部个体所含有的全部基因。B.大小：种群中基因总数越多，基因库越大，与基因种类无关。AAAaa

4、aaaaaAaaAaa某昆虫决定翅色的基因频率1.种群基因库二种群的基因库及基因频率基因频率=某基因的总数该对等位基因的总数 100%注意：等位基因的位置(1）常染色体或X、Y染色体的同源区段上(2）X染色体的非同源区段上基因频率=某基因的总数雌性个体数2 +雄性个体数 100%在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值2.基因频率二种群的基因库及基因频率例1：某昆虫种群中决定翅色为绿色的基因为A，决定翅色为褐色的基因为a，从种群中随机抽出100个个体，测知基因型为AA、Aa和aa的个体分别是30、60和10个。那么A和a的基因频率是多少？A基因频率为:a基因频率为：= 40%A% =

5、100%2AAAa2(AAAaaa)a% = 60%2aaAa2(AAAaaa)100%方法一：概念法：三种群的基因频率相关计算例2.某工厂有男女职工各200人，对他们进行调查时发现，女色盲5人，女性携带15人。男性色盲11人，求XB,Xb的频率？(XB=94% , Xb=6%)【解析】由于男性个体中的Y染色体上没有与色盲有关的基因，所以应该将Y染色体所占的比例去除。Xb= 100% =6%15 + 5*2 +11200*2 + 200方法一：概念法：三种群的基因频率相关计算方法二：通过基因型频率计算A基因频率 = AA的基因型频率+1/2Aa基因型频率A基因频率= 30%+1/260% =

6、60%a基因频率 = 10%+1/260% = 40%AA基因型频率为: 30%Aa基因型频率为: 60%aa基因型频率为: 10%a基因频率 = aa的基因型频率+1/2Aa基因型频率在种群中一对等位基因的基因频率之和等于1，基因型频率之和也等于1一个基因的频率 = 该基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率三种群的基因频率相关计算1.假设上述昆虫种群数量非常大，所有的雌雄个体间都能自由交配并能产生后代，没有迁入和迁出， 不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的，基因A和a都不产突变，根据孟德尔的分离定律计算。3.用数学方法讨论基因频率的改变亲代基因型的频率AA（30%）Aa（60%）

7、aa（10%）配子的比率A（ ）A( )a( )a( )子一代基因型频率AA（ ）Aa( )aa( )子一代基因频率A（ ）a( )子二代基因型频率AA（ ）Aa( )aa( )子二代基因频率A（ ）a( )30%30%30%10%36%48%16%60%40%36%48%16%60%40%种群的基因频率和基因型频率可以世代相传不发生变化，保持平衡。三种群的基因频率相关计算AA基因型频率=aa基因型频率=Aa基因型频率= 3.遗传平衡定律（哈代-温伯格定律）若种群中一对等位基因为A和a，设A的基因频率=p，a的基因频率=q。(pq)=1，则（p+q)2=p2+2pq+q2=1。三种群的基因频率

8、相关计算p2q22pq 合作探究四：遗传平衡状态需要满足五大条件，对自然界的种群来说，这五个条件都能成立吗？你能举出哪些实例？ 用数学方法讨论基因频率的变化例：对自然界的种群来说，这5个条件不可能同时都成立。例如，翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些。（1）足够大的种群是不存在。而根据概率原理，当个体数不是充足大时，实际得到的数 值与理论上的数值就存在误差，实际中子代和亲代的基因频率就会有差异。（2）所有雌雄个体间都能自由交配并产生后代也是不现实的。也就是说不同基因型的卵 细胞和精子结合的机会不会是均等的（3）由于各种原因，种群中有的个体会离开该群体，有的个体会迁入该种群。（4）在自

9、然界中，自然选择是不可抗拒的，始终对种群发挥作用。（5）基因突变每时每刻都有可能发生。虽然基因突变具有低频性，但考虑种群个体数 目庞大，因种类多，基因突变的数量也是很可观的。四种群基因频率的变化遗传平衡群体无法进化怎样进化?先打破平衡种群较小不自由交配有突变有选择有迁入、迁出基因频率发生改变四种群基因频率的变化例：对自然界的种群来说，这5个条件不可能同时都成立。例如，翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些。合作探究五：对自然界的种群来说，不能满足遗传平衡状态的五个条件种群基因频率会发生变化吗？生物该如何进化呢？可遗传变异提供了生物进化的原材料。其来源分为突变和基因重组。1.可遗传变异：

10、可遗传变异的来源突变基因重组基因突变染色体变异四种群基因频率的变化合作探究七：生物自发突变的频率很低，且大多数突变对生物体是有害的，它为何还能作为生物进化的原材料呢？合作探究六：基因突变与基因频率改变有什么关系？为什么？基因突变产生新的等位基因，这就可能使种群的基因频率发生变化。 如：果蝇约有104对基因，假定每个基因的突变率都是10-5，若有一个中等数量的果蝇种群（约有108个个体），那么每一代出现基因突变数是多少呢？ 2 104 10-5个体 108种群= 2 107由此可见，虽然基因突变频率很低，但放到种群中每一代都会有可观的变异量，虽然大多数都是有害的，但是总会出现一些更适应环境的变异

11、，在自然选择过程中被保留下来并逐代积累。四种群基因频率的变化合作探究八：突变的多害少利是绝对的吗？甲种自然选择甲种自然选择乙种自然选择各种类型的变异（原材料）（第一次选择）（第二次选择）（第三次选择）环境改变长翅残翅更适应风小环境更适应大风环境不是绝对的，“利”和“害”都是相对于环境而言的。四种群基因频率的变化合作探究九：种群基因频率的改变是否也是不定向的？ 探究自然选择对种群基因频率变化的影响现象长满地衣的灰色树干工业革命前灰色(ss)桦尺蛾多黑色桦尺蛾浅色桦尺蛾工业革命后环境污染的黑色树干黑色(S_)桦尺蛾多黑色桦尺蛾浅色桦尺蛾 自然选择对种群基因频率变化的影响五探究实践S频率低，s频率高

12、S频率高，s频率低自然选择可以使种群的基因频率定向改变桦尺蠖种群中的S基因为什么越来越高？提出问题作出假设 假设1870年，桦尺蛾种群的基因型频率为SS10%,Ss 20%,ss 70%,S基因的频率为20%。在树干变黑这一环境条件下，假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%,黑色个体每年增加10%。第210年间，该种群每年的基因型频率各是多少？每年的基因频率是多少？（计算结果填入下表）第1年第2年第3年第4年基因型频率SS10%11.5%Ss20%22.9%ss70%65.6%基因频率S20%23%s80%77%70.7%26%29.2%14.7%56.1%60.

13、9%26.1%73.9%29.3%13.1%升高降低三自然选择对种群基因频率变化的影响探究实践创设情境示例讨论1.树干变黑会影响桦尺蠖种群中浅色个体的出生率吗？为什么？讨论2.在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？会，因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多个体可能没有交配、产卵前就被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。表现型，基因型并不能在自然选择中起直接作用，因为天敌在捕食桦尺蠖时，看到的是桦尺蠖的体色而不是控制体色的基因。自然选择使基因频率定向改变。结论：自然选择决定生物进化的方向探究实践问题 自然选择对种群基因频率变化的影响五种群基因频率发生定向

14、改变不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累变异自然选择生物朝一定方向缓慢进化生物进化的实质是种群基因频率在自然选择作用下的定向改变。（不定向）（定向）在自然选择的作用下，有利变异的基因频率不断增大，有害变异的基因频率逐渐减小。 自然选择对种群基因频率变化的影响五实验原理一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。目的要求通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。六探究抗生素对细菌的选择作用六探究抗生素对细菌的选择作用1.用记号笔在培养皿的底部画线，将培养基分为四个区，标号实

15、验步骤2.将细菌涂布在培养基平板上六探究抗生素对细菌的选择作用实验过程：3.号区域的中央放置不含抗生素纸片和号区域的中央分别放置含有抗生素的纸片4.将培养皿倒置于37的恒温箱中培养1216h实验步骤六探究抗生素对细菌的选择作用实验过程：5.观察并测量抑菌圈直径,并取平均值6.从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌培养，并重复以上步骤实验步骤六探究抗生素对细菌的选择作用抗生素对细菌有选择作用，抗生素对细菌抑制作用越来越弱。抑菌圈直径/cm第一代第二代第三代12.261.891.6222.411.911.6732.421.871.69平均值2.361.891.66组别实验结果和结论：六探究抗生素对细菌的选择

16、作用你的数据结果是否支持“耐药菌是普遍存在的”这一说法？支持。抑菌圈边缘生长的可能是耐药菌。在本实验条件下，耐药菌所产生的变异是有利的还是有害的？在本实验条件下，一般来说是有利的，有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异在此环境中就是有利变异。滥用抗生素有什么后果？促进耐药菌的产生。六探究抗生素对细菌的选择作用结果分析课堂小结生物进化的基本单位生物进化的原材料决定生物进化的方向生物进化的实质种群突变和基因重组自然选择种群基因频率的定向改变 实战训练1一只果蝇的突变体在21的气温下，生存能力很差，但是，当气温上升到25.5时，突变体的生存能力大大提高。这说明（ ）A突变是不定向的B突变是随机发生的

17、C突变的有害或有利取决于环境条件D环境条件的变化对突变体都是有害的 实战训练2.下列关于种群基因频率的叙述,错误的是()。A.基因频率是指某个基因在某个种群中出现的比例B.基因频率越大,突变率越高C.基因突变、基因重组和自然选择会造成基因频率的改变D.自然选择会使原来同一种群的基因频率向着不同的方向发展3.已知人眼中的褐色（A）对蓝色(a)是显性。在一个有30000人的人群中，蓝眼人有3600人，褐眼的有26400人，其中纯合体有12000人。那么，在这个人群中A和a基因频率分布为（ ）A.0.64和0.36 B.0.36和0.64C.0.50和0.50 D.0.82和0.184.在某一种群中

18、，已调查得知，隐性性状者（等位基因用A、a表示） 占16%，那么该性状的AA、Aa基因型个体出现的频率分别为（ ）A.0.36、0.48 B.0.36、0.24 C.0.16、0.48 D.0.480.36 实战训练 实战训练5种群是物种在自然界的存在形式，也是一个繁殖单位。下列生物群体中属于种群的是（ ）A一个湖泊中的全部鱼B一片森林中的全部蛇C一间屋中的全部蟑螂D卧龙自然保护区中的全部大熊猫 实战训练6某校共有学生1600人，红绿色盲遗传病调查研究后发现，该群体中色盲基因的频率是6.8%，780名女生中有患者23人，携带者52人，男生中色盲的人数约为 （ ）A.120人 B.119人 C.64人 D.56人 实战训练7.下列关于生物变异和生物进化的说法，正确的是()A自然选择决定了生物变异和进化的方向B突变的可遗传性阻碍生物进化，外来物种入侵能改变生物进化的速度和方向C在环境条件保持稳定的